가돌리늄(Gd)과 비스무트(Bi)는 각각 양성( T1 ) 자기공명영상(MRI)과 엑스선 컴퓨터 단층촬영(CT)에서 조영제로 활용되는 데 가장 효과적인 원소로 알려져 있다. 이는 Gd3+의 최고 순수 스핀(스핀 = 7/2)과 주기율표 내 비방사성 원소 중 Bi가 갖는 가장 큰 X선 감쇄 계수 때문이다. 그러나 Gd와 Bi를 모두 포함하는 나노입자를 다중모달 MRI–CT 조영제로 활용하는 연구는 제한적이다. 본 연구에서는 콜로이드 안정성 향상과 독성 감소를 위해 폴리(아크릴산)(PAA)로 그래프트된 초소형 BixGd2–xO3 나노입자(x = 0.5, 1, 1.5)를 도입하였다(이하 PAA–BixGd2–xO3). 이들의 수(水) 양성자 스핀 이완도(relaxivity)(r1, r2)와 X선 감쇄 효율(η)의 조성(x) 변화에 대해 조사하였다. PAA–BixGd2–xO3 나노입자의 r1, r2 및 η 값은 Bi 함량(x)이 증가할수록 상승하였으며, x ≈ 1.5에서 최대값을 나타냈다. x = 1.5에서 r1 및 η 값은 각각 상용 MRI 및 CT 조영제에 비해 약 10배(r2/r1 비 = 2.5) 및 8배 더 높았다. 따라서 이들 나노입자는 r1, r2 및 η 값이 현저히 더 높기 때문에 상용 조영제에 비해 Gd/Bi 투여량을 줄일 수 있을 가능성이 있다. 생체 내 T1/음성( T2 ) MRI 및 CT 실험에서 주입 후 조영 증강이 관찰되어, PAA–BixGd2–xO3 나노입자가 다중모달 T1/T2 MRI–CT 조영제로서 유망함을 확인하였다.

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